DE9117153U1 - Filterfußstück für Brennstabbündel eines leichtwassergekühlten Kernreaktors - Google Patents
Filterfußstück für Brennstabbündel eines leichtwassergekühlten KernreaktorsInfo
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Description
62-50.197G BESCHREIBUNG 4. April 1996
Die Erfindung betrifft ein Filterfußstück für ein Brennstabbündel eines leichtwassergekühlten Kernreaktors
und insbesondere für ein Brennstabbündel eines Druckwasserreaktors .
Druckwasserreaktoren haben einen Kern, der aus prismatischen Brennstabbündeln besteht, die in vertikaler Position
nebeneinander angeordnet sind. Die Brennstabbündel weisen ein Gerüst auf, das aus längs verlaufenden Führungsrohren
und Abstandsgittern besteht und durch Endstücke verschlossen ist, in dem die Brennstäbe angeordnet sind.
Eines der Endstücke des Bündels, das Fußstück genannt wird, ruht auf der unteren Kernplatte, die in Höhe jedes
Bündels jeweils eine Bohrung aufweist, durch die das Kühlwasser des Reaktors in vertikaler Richtung und von unten
nach oben den Kern durchströmen kann.
Dieses Fußstück weist Stützfüße auf, die auf der unteren Kernplatte ruhen, sowie ein bezüglich der Richtung der
Brennstäbe des Bündels quer angeordnetes, mit den Stützfüßen fest verbundenes Element. Dieses Querelement besteht
aus einer Paßplatte, in welche die unteren Enden der Führungsrohre des Bündels fest eingesetzt sind und die durchführende
Öffnungen aufweist, die das Durchströmen des Reaktorkühlwassers ermöglichen und für dessen Verteilung sorgen,
das in vertikaler Richtung und in Kontakt mit der Außenfläche der Brennstäbe des Bündels nach Durchqueren des
Fußstücks strömt.
Die Paßplatte des Fußstücks eines Brennstabbündels eines wassergekühlten Reaktors trägt so zur Starrheit des
Gerüsts des Bündels bei und nimmt die auf das Fußstück wirkenden Kräfte und insbesondere das Gewicht des Gerüsts und
des Bündels auf, das durch die Führungsrohre auf die Paßplatte, die Stützfüße und die untere Kernplatte übertragen
wird; die Paßplatte muß außerdem das Durchfließen des Kühlwassers des Bündels und dessen Verteilung gewährleisten.
Die Paßplatte unterliegt der größten Biegebeanspru-•chung und muß erheblichen Belastungen standhalten, ins-
besondere nahe ihrer Ober- und Unterseite. Diese Platte, die einstückig ausgebildet ist, muß sehr dick sein, um dem
Fußstück eine hohe Starrheit zu verleihen.
.Die Paßplatte muß außerdem die Brennstäbe des Bündels
in dem Fall festhalten, wenn bestimmte dieser Brennstäbe nicht mehr ausreichend von den Halteelementen der Abstandsgitter
gehalten werden und durch ihr Gewicht in axialer Richtung des Bündels zu rutschen drohen.
In dem Maße, wie die Wasserdurchtrittsöffnungen, die
durch die Paßplatte führen, allgemein einen größeren Durchmesser als die Brennstäbe haben, muß ein Netzwerk von Öffnungen
in beabstandeten Positionen bezüglich den Querpositionen der Brennstäbe vorgesehen werden, damit sich jeder
Brennstab lotrecht zu einem Vollstück der Paßplatte befindet.
Selbst für den Fall, daß alle oder ein Teil der durch die Paßplatte führenden Öffnungen einen niedrigeren und
sogar sehr viel niedrigeren Durchmesser als die Brennstäbe haben, sollte vermieden werden, diese Löcher mit kleinem
Durchmesser lotrecht zu den Brennstäben vorzusehen, da diese bei unplanmäßigem Fall eine oder mehrere Wasserdurchtrittsöf
fnungen verstopfen und somit stellenweise die Abkühlung der Brennstäbe durch Wasserzirkulation verringern
oder ganz verhindern können.
Außerdem müssen aufgrund der Stärke der Paßplatte Wasserdurchtrittsöf
fnungen vorgesehen werden, die den Druckverlust des Kühlwassers durch das Fußstück so gering wie
möglich halten.
Die Entwicklung einer Paßplatte, die den einzelnen oben erwähnten mechanischen und hydraulischen Anforderungen
entspricht, ist sehr problematisch.
Die Herstellung dieser Paßplatte ist ein extrem komplizierter Vorgang, der eine große Ausführungspräzision
erfordert.
Im Primärkreislauf des Reaktors können Partikel vorhanden sein, die von dem zirkulierenden Druckwasser mitgenommen
werden können. Wenn sie eine geringe Größe aufweisen (beispielsweise unter 10 mm), können diese Partikel durch
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die Paßplatte des Fußstücks gelangen, deren Wasserdurchtrittslöcher
im allgemeinen einen Durchmesser von über 10 mm haben. Diese Partikel können sich zwischen den Brennstäben
und den Halteelementen der Brennstäbe in Höhe des ersten Gitters, d.h. des Abstandsgitters, das die Brennstäbe
in einem gleichmäßigen Gitter hält und am weitesten unten im Bündel angeordnet ist, festsetzen. Diese Partikel,
die den axial und quer wirkenden hydraulischen Kräften ausgesetzt sind, die in diesem Bereich sehr hoch sind, können
die Hülse des Brennstabs abnutzen. Die Folge können eine undichte Hülse und ein höherer Aktivitätsgrad des Primärkreislaufs
des Reaktors sein.
Um die Mitnahme dieser Partikel innerhalb des Bündels zu verhindern, wurde vorgeschlagen, das Kühlfluid in Höhe
der Paßplatte des Fußstücks zu filtern, und zwar durch Bohren von Löchern durch diese Paßplatte hindurch, deren
Durchmesser gering genug ist, um die Partikel zurückzuhalten, die sich im ersten Abstandsgitter des Bündels festsetzen
könnten.
Um jedoch das Hindurchströmen des Kühlfluidstroms durch die Paßplatte mit einem geringen Druckverlust zu erreichen,
muß ein sehr dichtes Netz von Durchtrittslöchern vorgesehen werden, was die Herstellung der Paßplatte noch
komplizierter macht.
Ebenso ist es möglich, wie dies in der europäischen Patentanmeldung EP-A-O.311.037 beschrieben ist, große Öffnungen
vorzusehen, die durch die Paßplatte führen, und in diesen Öffnungen Filtergitter vorzusehen, mit denen die von
dem Reaktorkühlwasser mitgenommenen Partikel zurückgehalten werden können.
Die Fußstücke der Brennstabbündel können aus einem Stück, durch Herstellung eines Gußteils oder auch aus mehreren
Gußteilen oder bearbeiteten Teilen hergestellt werden, die miteinander verschweißt werden. In diesem Fall
kann sich das Elektronen- oder Laserschweißen als besonders günstig erweisen.
Die Fußstücke des Bündels können beispielsweise aus einer gitterförmigen Konstruktion bestehen, die außen von
einem Rahmen begrenzt wird, dessen Querschnitt im wesentlichen
dem Querschnitt des Bündels entspricht, und der Wände aufweist, die miteinander und mit dem Rahmen verbunden
sind und Zellen großer Abmessungen bilden, die nur einen geringen Druckverlust für die Zirkulation des Reaktorkühlwassers
mit sich bringen. Eine Platte geringer Stärke, die mit der Presse geschnitten werden kann, wird an
einer der Seiten der gitterförmigen Konstruktion abnehmbar angebracht und befestigt. Um den Durchfluß des Kühlwassers
durch das Fußstück zu regulieren, werden durch die Platte Öffnungen gebohrt, deren Form, Abmessungen und Anordnung
den Druckverlust und die Verteilung des das Fußstück durchziehenden Wassers bestimmen.
In der am 3.7.91 veröffentlichten europäischen Patentanmeldung EP-A-0435744, die dem am 28.6.91 veröffentlichten
Dokument FR-A-2656456 entspricht, wird ein Fußstück für ein Brennstabbündel beschrieben, das ein Querelement
umfaßt, das Kräfte aufnehmen und die Brennstäbe halten kann und aus einer gitterförmigen, biegefesten Konstruktion
besteht, sowie eine Halteplatte geringer Stärke, bezogen auf die Stärke der gitterförmigen Konstruktion, die ein
gleichmäßiges Netz ausreichend kleiner Öffnungen aufweist, um die Partikel zurückzuhalten, die von dem Reaktorkühlwasser
mitgenommen werden und sich in dem Brennstabbündel ablagern könnten. Dank der Kastenform des Querelements des
Fußstücks kann zwischen der gitterförmigen Konstruktion und der Partikelrückhalteplatte ein Freiraum zur Beruhigung des
Reaktorkühlwasserstroms und zur Aufnahme der Partikel vorgesehen werden.
Ein solches Fußstück hat den Nachteil, daß es in Sandwichform ausgeführt ist und folglich eine in Axialrichtung
des Fußstücks relativ große Stärke aufweist. Ein solches Fußstück kann die Erweiterungsmöglichkeiten der Brennstäbe
einschränken, was bei hohem relativen Abbrand bestimmte Einschränkungen hinsichtlich der Verwendung der Brennstabbündel
nach sich ziehen kann.
Ziel der Erfindung ist es somit, ein Filterfußstück für ein Brennstabbündel eines leichtwassergekühlten Kern-
reaktors vorzuschlagen, das ein Querelement zur Aufnahme
der Druckkräfte und Halten der Brennstäbe umfaßt und aus einer gitterförmigen, biegefesten Konstruktion besteht, die
außen durch einen Rahmen begrenzt wird, dessen Querschnitt im wesentlichen dem Querschnitt des Brennstabbündels entspricht
und Wände aufweist, die Zellen begrenzen, die Durchströmöffnungen für das Kühlwasser des Brennstabbündels
bilden, wobei dieses Fußstück gute hydraulische Eigenschaften und in Längsrichtung des Bündels geringe Abmessungen
hat und eine wirksame Filterung der von dem Reaktorkühlwasser mitgenommenen Partikel ermöglicht.
Mit diesem Ziel umfaßt das Fußstück der Erfindung im Inneren jeder Zelle der gitterförmigen Konstruktion eine
Vielzahl von Lamellen, die mit ihren Enden an den Zellenwänden befestigt sind, so daß ihre Seiten im wesentlichen
parallel zur Kühlwasserströmungsrichtung verlaufen und zwischen ihnen Zwischenräume belassen werden, deren Breite
geringer als die Größe der Teilchen ist, die von dem Kühlfluid
mitgenommen werden und sich in dem Brennstabbündel ablagern könnten.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachfolgend anhand von nicht erschöpfenden Beispielen und mit
Bezug zu den beiliegenden Abbildungen ein Brennstabbündel, das ein Fußstück der Erfindung aufweist, sowie mehrere Ausführungsformen
des Fußstücks der Erfindung beschrieben.
Fig. 1 ist ein Aufriß eines Brennstabbündels eines Druckwasserreaktors, das auf der unteren Platte des Reaktorkerns
ruht.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht durch eine vertikale Ebene des Filterfußstücks der Erfindung.
Fig. 3 ist eine Teildraufsicht nach 3 des in Fig. 2 dargestellten Fußstücks.
Fig. 4 ist eine Perspektivteilansicht mit Aufriß eines Filterfußstücks der Erfindung nach einer ersten Ausführungsform.
Fig. 4A und 4B sind Perspektivdetailansichten, die zwei verschiedene Befestigungsausführungsformen der Lamellen
eines Filterfußstücks wie des in Fig. 4 abgebildeten zeigen.
Fig. 5 ist eine explodierte Perspektivteilansicht eines Filterfußstücks der Erfindung nach einer zweiten Ausführungs
form.
Fig. 5A und 5B sind Perspektivansichten von zwei Filtermodulelementen
eines Fußstücks der Erfindung in zwei Ausführungsvarianten.
Figuren 6A, 6B, 6C zeigen Perspektivansichten von Lamellen eines Fußstücks der Erfindung in drei Ausführungsvarianten.
Fig. 7 ist eine Perspektivansicht eines Filtermodulelements
eines Fußstücks der Erfindung in einer Ausführungsvariante, welche die Ausdehnung des Filterelements
erlaubt.
In Fig. 1 ist ein Brennstabbündel eines Druckwasserreaktors dargestellt, das allgemein die Nummer 1 trägt.
Dieses Brennstabbündel umfaßt ein Bündel aus Brennstäben 2, die in paralleler Anordnung von Abstandsgittern 3 gehalten
werden, die der Länge des Bündels nach gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
Die Abstandsgitter 3 sorgen für den Halt der Stäbe 2 entsprechend einem gleichmäßigen Raster auf den Querebenen
des Bündels, die quer zur Längsrichtung des Bündels verlaufen.
Bestimmte Positionen von Brennstäben in dem von den Abstandsgittern 3 definierten Raster sind von Führungsrohren
4 belegt, deren Länge die der Brennstäbe übersteigt.
Die Führungsrohre 4 weisen an jedem ihrer Enden einen gegenüber den Enden der Brennstäbe 2 des Bündels hervorspringenden
Teil auf.
Ein oberes Endstück 5 ist auf den über dem Bündel liegenden
Endstücken der Führungsrohre 4 befestigt. Das obere Endstück 5 des Bündels umfaßt Federn 6, die den Halt des
Brennstabbündels 1 unter der oberen Platte des Reaktorkerns gewährleisten, die an die Federn 6 der Bündel nach dem
Beladen des Kerns stößt. Die Federn 6 können sich außerdem verformen, um eine Ausdehnung in Längsrichtung des Bündels
im Reaktorkern zu ermöglichen.
Die Enden der Führungsrohre 4, die unter dem Brennstabbündel herausstehen, sind mit einem Fußstück 8 verbunden,
das über Stützfüße 10 auf der unteren Kernplatte 9 des Reaktors ruht, wenn sich das Bündel 1 im Reaktorkern
befindet.
Die untere Kernplatte 9 ist lotrecht zum Fußstück jedes der Brennstabbündel 1 von Wasserdurchtrittsoffnungen
11 durchzogen. Das Fußstück 8 umfaßt ein Element zur Kraftaufnahme und zum Halten der Brennstäbe 2, das bezüglich des
Bündels quer angeordnet ist, an dem die Endstücke der Führungsrohre 4 befestigt sind.
Die von dem Brennstabbündel ausgeübten Kräfte und insbesondere das Gewicht des Bündels werden auf die untere
Kernplatte 9 über die Führungsrohre 4 und das Querelement und die Stützfüße des Fußstücks 8 übertragen.
Das Kühlwasser des Bündels durchquert die untere Kernplatte 9 durch die Öffnungen 11, dann das Querelement des
Fußstücks 8, bevor es zwischen den Brennstäben 2 des Bündels zirkuliert.
Wenn das Querelement des Fußstücks 8 eines Brennstabbündels in Form einer gitterförmigen Konstruktion ausgeführt
ist, mit der eine über die gitterförmige Konstruktion gelegte Filterplatte verbunden ist, bringt die Filterplatte
einen hohen Druckverlust für die Zirkulation des Kühlfluids mit sich, so daß die vertikal gerichteten Kräfte hydraulischen
Ursprungs, die durch das Kühlfluid auf das Bündel ausgeübt werden, zu stark werden können, als daß die Brennstabbündelhaltefedern
ein Abheben des Bündels über die untere Kernplatte verhindern könnten. Die Filterungswirksamkeit
erfordert nämlich eine Begrenzung des Durchmessers der durch die Filterplatte führenden Öffnungen auf einen
geringen Wert, beispielsweise in der Größenordnung von 3 mm.
In Fig. 2 ist ein Fußstück 8 eines Brennstabbündels nach der Erfindung dargestellt, das die Nachteile der Fuß-
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stücke des Stands der Technik nicht hat, da es ein Querelement
aufweist, das aus einer gitterförmigen Konstruktion und einer über die Konstruktion gelegten Filterplatte
besteht.
Das Fußstück 8 der Erfindung umfaßt ein Querelement zur Kraftaufnähme und zum Halten der Brennstäbe, das allgemein
die Positionsnummer 12 trägt, sowie Stützfüße 10, die durch Schweißen an der Unterseite des Querelements 12 befestigt
sind.
Wie Fig. 2 und 3 zeigen, besteht das Querelement 12 des Fußstücks 8 aus einer Konstruktion 14, die Wände 15
hat, die Zellen 16 begrenzen, deren Querschnitte die Form unregelmäßiger Vierecke mit abgerundeten Ecken haben.
Die gitterförmige Konstruktion 14 wird außen von einem
viereckigen Rahmen begrenzt, dessen Abmessungen im wesentlichen den Abmessungen des Querschnitts des Brennstabbündels
1 entsprechen.
Die Wände 15 der Zellen 16 der gitterf örmigen Konstruktion 14 sind miteinander in Höhe der Ecken der Zellen
16 verbunden und bilden Verbindungsknoten, die von Öffnungen 17 durchzogen sind, welche die Befestigung der
Führungsrohre des Bündels an dem Querelement 12 des Fußstücks 8 erlauben.
Die Wände 15 sind in Bezug auf die Abmessungen der Zellen 16 relativ dünn, so daß die Fläche aller Zellen 16
bezogen auf die Gesamtfläche des Fußstücks groß ist.
Die stark durchbrochene Konstruktion 14 bringt somit einen relativ geringen Druckverlust für die Zirkulation des
Kühlwassers durch das Fußstück 8 mit sich.
Die gitterförmige Konstruktion 14 ist trotz der relativ dünnen Wände 15, welche die Zellen 16 begrenzen, sehr
biegefest.
Dank ihrer Biegefestigkeit kann die Konstruktion 14 in
zufriedenstellender Weise die mechanischen Kräfte und das Gewicht des Brennstabbündels auf die Stütz fuße 10 und die
untere Kernplatte übertragen, welche von den Führungsrohren des Bündels übertragen wurden.
Das Querelement 12 des Fußstücks 8 muß außerdem für eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels innerhalb des
Bündels mit geringstmöglichem Druckverlust, für das Festhalten der Partikel, welche die Brennstäbe beschädigen
könnten, und für eine Begrenzung der Axialausfederung der Brennstäbe sorgen, die innerhalb der Abstandsgitter unter
der Wirkung der Ausdehnung verrutschen können.
Damit das Querelement 12 diese Aufgaben entsprechend der Erfindung erfüllen kann, sind in jeder der Zellen 16 in
deren oberen Bereich Lamellen 18 befestigt, wobei die Oberkante der Lamellen 18 entlang der ebenen Oberfläche des
Querelements 12 verläuft.
Die Lamellen 18 sind innerhalb der Zellen 16 parallel zueinander in einer Richtung angeordnet, die der Richtung
zweier gegenüberliegender, paralleler Wände der Zelle 16 entspricht.
Betrachtet man sich sämtliche Zellen 16 des Querelements 12, so können die Lamellen 18 in der einen oder
anderen Richtung zweier zu zwei gegenüberliegenden Seiten des viereckigen Rahmens der Konstruktion 14 parallelen
Richtungen angeordnet sein. Die Metallamellen 18 sind an den Wänden 15 der Zellen mit ihren Enden so befestigt, daß
die Seiten der Lamellen 18 parallel oder im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung des Fluids durch das Fußstück
8, d.h. zur Längsrichtung des Bündels, verlaufen.
Die Metallamellen 18 begrenzen zwischen sich rechtwinklige Zwischenräume, deren Breite geringer als die Größe
der Partikel ist, die sich in dem Brennstabbündel zwischen den Brennstäben und den Wänden der Gitter ablagern könnten.
Bei den klassischen Brennstabbündeln für Druckwasserreaktoren können Metallamellen 18 einer Stärke von 0,5 mm
verwendet werden, die zwischen sich rechtwinklige Räume einer Breite von 3 mm begrenzen.
Fig. 4 zeigt eine gitterförmige Konstruktion 14 mit Zellen 16, in denen Metallamellen 18 mit ihren Enden direkt
und unabhängig voneinander an den Wänden 15 befestigt sind. In Fig. 4A ist eine erste Befestigungsart für die Endbereiche
der Lamellen 18 an den Wänden 15 gezeigt, wobei
die Wände 15 Schlitze 21 länglicher Richtung aufweisen, die in gleichmäßigem Abstand der Länge der Wände 15 nach vorgesehen
sind, die im wesentlichen genauso breit wie oder etwas breiter als die Lamellen 18 stark sind.
Die Enden jeder Lamelle 18 werden in zwei einander gegenüberliegende Schlitze 21 in zwei einander gegenüber
angeordneten Wänden 15 einer Zelle 16 der Konstruktion 14 eingeführt. Die in die Schlitze 21 eingeführten Enden der
MetallameIlen 18 werden an den Wänden 15 durch Löten innerhalb
der Schlitze befestigt.
In Fig. 4B sind die Enden zweier Metallamellen 18 dargestellt,
die durch Schweißen an einer Wand 15 befestigt sind, die eine Zelle 16 der Konstruktion 14 begrenzt. Die
eine der Lamellen 18 ist durch Punktschweißung 20 an einer Fläche der Wand 15 befestigt, und die andere Lamelle 18 ist
mittels einer Schweißnaht 22 an der Wand 15 befestigt.
Im Falle einer Befestigung durch Schweißen, wie in
Fig. 4B dargestellt, ist eine Bearbeitung der Wände 15 zur Herstellung paralleler Schlitze 21 nicht erforderlich, da
die Enden der Lamellen 18 direkt an die Wand 15 der Zelle 16 gesetzt werden.
Die Lamellen 18 werden nacheinander in paralleler Anordnung innerhalb der Zellen 16 der Konstruktion 14 angebracht.
Bei der Ausführungsform eines Fußstücks eines Brennstabbündels
der in den Figuren 5, 5A und 5B dargestellten Art mit einer gitterförmigen Konstruktion 14· und in einer
Zelle 16' der Konstruktion 14' angeordneten Metallamellengruppen
28 bildet jede der in einer Zelle 16' der Konstruktion 14' angeordneten Gruppen von Lamellen 28 ein Modulelement
30, wobei die Lamellen 2 8 mit ihren Enden an zwei gegenüberliegenden Wänden eines Rahmens 31 befestigt sind,
deren Form der Form der Zelle 16 entspricht, in welcher das Element 3 0 durch einfaches Einsetzen angeordnet wird, wie
dies durch die Pfeile 32 in Fig. 5 dargestellt ist.
Die Wände 15' der Konstruktion 14· sind in ihrem oberen
Bereich bearbeitet, um innerhalb jeder Zelle 16' einen Aufnahmeraum 3 3 zu bilden, der das feste Einsetzen des Rah-
mens 31 eines Modulelements 30 ermöglicht, das eine Gruppe
von Lamellen 28 umfaßt.
Nach dem Einsetzen und festen Einfügen einer Zelle 16' in den Aufnahmeraum 3 3 wird der Rahmen 31 des Modulelements
3 0 an die entsprechenden Wände 15' der gitterförmigen Konstruktion
14' geschweißt oder gelötet.
Die Lamellen 28 können aus einem Stahlband geschnitten und mit ihren Enden an zwei gegenüberliegenden Seiten eines
Rahmens 31 durch Löten oder Schweißen befestigt werden. Der Rahmen 31 des Modulelements 30, an dem die Lamellen
28 befestigt sind, kann durch winkelförmiges Biegen und Schweißen eines Stahlbands hergestellt werden, das das
gleiche Stahlband sein kann, aus dem die Lamellen 28 geschnitten wurden.
Die Enden der Lamellen 28 können in Schlitze 34 eingeführt sein, die durch zwei gegenüberliegende Seiten des
Rahmens 31 führen, und zwar in einander gegenüberliegenden Positionen, um das Verbinden der Lamellen 28 mit dem Rahmen
31 durch Schweißen oder Löten von außerhalb des Rahmens 31 her zu ermöglichen.
Die Lamellen 28 sind parallel zueinander und so angeordnet,
daß sie zwischen sich Räume rechtwinkliger Form bilden, deren Breite geringer als die Größe der Partikel
ist, die in Höhe des Fußstücks des Brennstabbündels zurückgehalten werden sollen.
In Fig. 5B ist eine Ausführungsvariante eines Modulelements 30 gezeigt, das einen Rahmen 31 und eine Gruppe
paralleler Lamellen 28 umfaßt, die mit ihren Enden an zwei gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 31 befestigt sind.
Ein Verstärkungselement 35, das mit seinen Enden an zwei gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 31 befestigt ist
und Schlitze aufweist, in die jeweils eine Lamelle 28 eingeführt ist, hält die Lamellen 28 in fester Position, um
den Abstand zwischen ihnen zu bewahren und ihre Querver-Schiebung durch Wirkung des Kühlwasserstroms oder Dxücken
der Brennstäbe des Bündels auf das Fußstück zu verringern.
Die Modulelemente 30, die in die Zellen 16' der Konstruktion
14' eingesetzt werden sollen, können einstückig,
durch Herstellung eines dicken Blechs mit einem Verfahren
wie Elektroerosion, elektrochemische Bearbeitung oder Schneiden mit einem Schleifwasserstrahl ausgeführt sein,
das ein Verfahren durch Zusammenfügen von von einem Stahlband geschnittenen Metallplättchen ersetzt.
Wie man den Figuren 6A, 6B und 6C entnehmen kann, können die Metallamellen wie die Lamellen 18 direkt und einzeln
an den Wänden 15 der Konstruktion 14 eines Fußstücks eines Brennstabbündels befestigt werden oder können solche
Lamellen wie die Lamellen 28 eines Modulelements 30 Querschnitte unterschiedlicher Form aufweisen.
In Fig. 6A ist eine rechtwinklige Lamelle 18 dargestellt, die durch Zerschneiden eines Metallblechs oder
Stahlbands hergestellt werden kann.
In Fig. 6B ist eine Lamelle 18 mit zwei abgerundeten Rändern 38a und 38b dargestellt, welche die Längsenden
ihres Querschnitts bilden.
Das Vorhandensein abgerundeter Ränder wie 38a und 38b, die die Angriffs- und Verlustränder der Lamelle 18 bezogen
auf das Strömen des Kühlwassers bilden, ermöglicht eine Verringerung des hydraulischen Widerstands der zwischengesetzten
Lamelle 18 auf das Strömen des Kühlwassers.
Eine Lamelle wie die in Fig. 6B dargestellte Lamelle 18 kann durch Schneiden eines Bandstahls mit abgerundeten
Kanten oder· durch Fertigung einer Lamelle mit rechtwinkligem Querschnitt, wie in Fig. 6A dargestellt, hergestellt
werden.
Man kann den hydraulischen Widerstand der Lamellen 18
noch mehr verringern, indem man Lamellen verwendet, die einen Querschnitt wie in Fig. 6C dargestellt haben. Derartige
Lamellen können aus besonders gewalzten Stahlbändern oder durch Bearbeitung erhalten werden.
Man kann beispielsweise mit einem wie oben beschriebenen Verfahren eine Moduleinheit aus einem Stück wie die in
den Figuren 5A und 5B dargestellten Einheiten 3 0 fertigen, die profilierte Lamellen wie die in Fig. 6C dargestellten
umfassen.
Die in den Zellen der gitterförmige Konstruktion befestigten Lamellen können aus jeglichem Material bestehen,
das für die Einsatzbedingungen des Brennstabbündels geeignete mechanische Eigenschaften aufweist und widerstandsfähig
gegen auf das Vorhandensein von Partikeln im Reaktorkühlwasser zurückzuführenden Verschleiß ist.
Beispielsweise kann man eine Nickellegierung wie Inconel
718 oder martensitischen Stahl verwenden.
Vorzugsweise werden zur Herstellung der Lamellen und der gitterförmigen Konstruktion des Fußstücks des Brennstabbündels
Materialien gewählt, deren Ausdehnungskoeffizienten so ähnlich wie möglich sind. Bei der Verwendung
von Materialien mit sehr unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten kann es sich als notwendig erweisen, Lamellenformen
vorzusehen, die eine bestimmte unterschiedliche Ausdehnung der Lamellen und der gitterförmigen Konstruktion
erlauben.
In Fig. 7 ist ein Modulelement 40 dargestellt, das einen Rahmen 41 und Lamellen 38 aufweist, die an zwei
gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 41 befestigt sind.
Um eine unterschiedliche Ausdehnung der Lamellen und
der gitterförmigen Konstruktion, die das Modulelement 40
aufnehmen soll, zu ermöglichen, weist jede Lamelle 38 in ihrer Mitte einen Bereich 3 9 mit aufeinanderfolgenden WeI-lungen
auf, die ihre Ausdehnung in Längsrichtung erlauben.
Das Fußstück der Erfindung, das eine gitterförmige Konstruktion und in Zellen der gitterförmigen Konstruktion
angeordnete Lamellen aufweist, bietet erhebliche Vorteile, die nachstehend aufgeführt sind.
Das Querelement des Fußstücks, das die gitterförmige Konstruktion umfaßt, weist eine gute Biegefestigkeit auf
und überträgt in zufriedenstellender Weise die von dem Brennstabbündel kommenden Kräfte auf die untere Kernplatte.
Das Querelement des Fußstücks sorgt für eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels in dem Bündel der Brennstäbe
bei geringem Druckverlust.
Mit Hilfe der in den Zellen angeordneten Lamellen der gitterförmigen Konstruktion werden die Partikel zurück-
gehalten, die die Brennstäbe beschädigen könnten.
Das Fußstück der Erfindung ermöglicht ein Festhalten
der Brennstäbe in Axialrichtung und erlaubt gleichzeitig eine Ausdehnung der Stäbe bei relativ hoher Bestrahlung,
und zwar dank der relativ geringen Abmessungen und Stärke des Fußstücks in Längsrichtung des Bündels.
Durch die Anordnung der Lamellen, die für das Festhalten
der Stäbe und die Filterung des Kühlwassers sorgen, in der gitterförmigen Konstruktion kann die Höhe des Fußstücks
verringert werden, so daß der für die Ausdehnung der Stäbe verfügbare Raum vergrößert wird.
Durch die größeren Ausdehnungsmöglichkeiten der Stäbe können diese bei hohem relativen Abbrand eingesetzt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
So können die Lamellen, die für ein Festhalten der Stäbe und die Filterung des Kühlwassers des Brennstabbündels
sorgen, andere Formen als die beschriebenen haben und an der gitterförmigen Konstruktion des Fußstücks auf andere
Weise befestigt werden, entweder direkt und einzeln oder in Gruppen oder Modulen, die jeweils in einer Zelle der gitterförmigen
Konstruktion befestigt sind.
Das Fußstück der Erfindung kann nicht nur als Fußstück für jedes beliebige Brennstabbündel eines druckwassergekühlten
Kernreaktors verwendet werden, sondern ebensogut als Fußstück eines beliebigen leichtwassergekühlten Kernreaktors.
Claims (15)
1. Filterfußstück für ein Brennstabbündel eines leichtwassergekühlten Kernreaktors, das ein Querelement
(12) umfaßt, das Druckkräfte aufnehmen und die Brennstäbe halten soll, und das aus einer gitterförmigen, biegefesten
Konstruktion (14, 14') besteht, die außen durch einen Rahmen
begrenzt wird, dessen Querschnitt im wesentlichen dem Querschnitt des Brennstabbündels (1) entspricht und Wände
(15) aufweist, die Zellen begrenzen (16), welche Durchströmöffnungen
für das Kühlwasser des Brennstabbündels bilden, wobei in jeder der Zellen (16, 16') der gitterförmigen
Konstruktion (14, 14') eine Vielzahl von Lamellen (18, 28) mit ihren Enden an den Zellenwänden befestigt sind, in der
Weise, daß ihre Seiten im wesentlichen parallel zur Kühlwasserumlaufrichtung
sind, und daß zwischen ihnen Zwischenräume bestehen, deren Breite geringer als die Größe der
Teilchen ist, die von dem Kühlfluid mitgenommen werden und sich in dem Brennstabbündel (1) ablagern könnten.
2. Fußstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (18) direkt und einzeln an zwei gegenüberliegenden
Wänden (15) einer Zelle (16) der gitterförmigen Konstruktion (14) befestigt sind.
3. Fußstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Lamellen (18) in Schlitze (21) geführt
sind, die in Längsrichtung in die Wände (15) der Zellen (16) der gitterförmigen Konstruktion (14) gearbeitet sind,
und innerhalb der Schlitze (21) verlötet sind.
4. Fußstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Lamellen (18) an die Wände (15) der Zellen
(16) der gitterförmigen Konstruktion (14) geschweißt
sind.
5. Fußstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (18) an die Wände (15) der Zellen (16) der
gitterförmigen Konstruktion (14) punktgeschweißt sind.
6. Fußstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Lamellen (18) mittels Schweißnähten (22)
an die Wände (15) der Zellen (16) der gitterförmigen Konstruktion (14) geschweißt sind.
7. Fußstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Lamellen (28) jeder in einer Zelle (16')
der gitterförmigen Konstruktion (14') angeordneten Einheit an ihren Enden mit einem Rahmen (31) verbunden sind, dessen
Form der Form der Zelle (16') entspricht, und ein Filtermodulelement
(30) bilden, das an die gitterförmige Konstruktion (14) geschweißt oder gelötet werden kann.
8. Fußstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Moduleinheiten (30) aus Metallelementen bestehen,
die aus einem Blech oder Stahlband geschnitten wurden und durch Schweißen oder Löten miteinander verbunden wurden.
9. Fußstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Moduleinheiten (30) aus einem Stück sind und durch
Bearbeitung eines aus einem dicken Blech geschnittenen Stücks entstanden sind, und zwar mit Hilfe eines der folgenden
Verfahren: Elektroerosion, elektrochemische Bearbeitung, Ausschnitt durch Schleifwasserstrahl.
10. Fußstück nach einem der Ansprüche 7, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulelemente (30) ein Verstärkungselement
(35) umfassen, das am Außenrahmen (31) des Modulelements (30) an zwei zu den Lamellen (28) parallelen
Seiten des Rahmens (30) befestigt ist und die Lamellen (28) in Querrichtung hält.
11. Fußstück nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (18, 28) einen
rechteckigen Querschnitt haben.
12. Fußstück nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (18, 28) einen länglichen
Querschnitt mit abgerundeten Kanten haben.
13. Fußstück nach einem der Ansprüche l bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lamellen (18, 28) einen stromlinienförmigen Querschnitt aufweisen, um den hydraulischen
Widerstand der Lamellen (18, 28) beim Strömen des Kühlwassers in dem Brennstabbündel zu verringern.
14. Fußstück nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (18, 28) aus einem
Material mit einem Ausdehnungskoeffizienten bestehen, der nahe dem des Materials liegt, aus dem die gitterförmige
Konstruktion (14) des Fußstücks (8) besteht.
15. Fußstück nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (38) einen mit Wellungen
versehenen Bereich (39) aufweisen, um ihre Verformung in Längsrichtung unter dem Einfluß einer unterschiedliehen
Ausdehnung der Lamellen (38) und der gitterförmigen Konstruktion (14) des Fußstücks zuzulassen.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9014454A FR2669459B1 (fr) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | Embout inferieur filtrant pour un assemblage combustible d'un reacteur nucleaire refroidi par de l'eau legere. |
EP91402904A EP0487371B2 (de) | 1990-11-20 | 1991-10-29 | Filterfussstück für Brennstabbundel eines leichtwassergekühlten Kernreaktors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE9117153U1 true DE9117153U1 (de) | 1996-06-13 |
Family
ID=26130130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE9117153U Expired - Lifetime DE9117153U1 (de) | 1990-11-20 | 1991-10-29 | Filterfußstück für Brennstabbündel eines leichtwassergekühlten Kernreaktors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9117153U1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115588518A (zh) * | 2022-10-10 | 2023-01-10 | 中国核动力研究设计院 | 一种基于流线型过滤棒结构的核燃料组件下管座 |
-
1991
- 1991-10-29 DE DE9117153U patent/DE9117153U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115588518A (zh) * | 2022-10-10 | 2023-01-10 | 中国核动力研究设计院 | 一种基于流线型过滤棒结构的核燃料组件下管座 |
CN115588518B (zh) * | 2022-10-10 | 2024-03-19 | 中国核动力研究设计院 | 一种基于流线型过滤棒结构的核燃料组件下管座 |
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